Giải pháp thiết kế và biện pháp thi công ống khói bê tông cốt thép nhà máy nhiệt điện

TÓM TẮT LUẬN VĂN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG ỐNG KHÓI BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Học viên: Lê Thanh Hùng Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình Dân dụng và Cô

DUT.LRCC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM MỸ

Đà Nẵng, năm 2020

DUT.LRCC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi Các số liệu khoa học, tài liệu viện dẫn nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2020

Tác giả

Lê Thanh Hùng

DUT.LRCC

1.1 Tổng quan về công trình nhà máy nhiệt điện 1-3 1.2 Giới thiệu về kết cấu ống khói bê tông cốt thép nhà máy nhiệt điện 1-4 1.3 Giới thiệu về biện pháp thi công ống khói bê tông cốt thép nhà máy nhiệt điện

1-6KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 1-7CHƯƠNG 2 TRÌNH BÀY GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU ỐNG KHÓI BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2-9

2.1 Tổng quan 2-9 2.1.1 Tổng quan về giải pháp thiết kế 2-9 2.1.2 Mô tả về ống khói 2-10 2.1.3 Vật liệu 2-12 2.1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực công trình 2-12 2.2 Tải trọng tác dụng lên công trình 2-13 2.2.1 Tĩnh tải (D) 2-13 2.2.2 Hoạt tải (L) 2-16 2.2.3 Tải trọng động đất (E) 2-16 2.2.4 Tải trọng gió (W) 2-19

a Gió dọc: 2-20

b Gió ngang: 2-20

1.1.5 Ứng suất nhiệt (T) 2-23 2.3 Tổ hợp tải trọng 2-25 2.3.1 Giai đoạn thi công 2-25

a Tổ hợp tải trọng dài hạn (SLS): 2-25

b Tổ hợp tải trọng giới hạn (ULS): 2-25

DUT.LRCC

2.3.2 Giai đoạn vận hành 2-26

a Tổ hợp tải trọng dài hạn (SLS): 2-26

b Tổ hợp tải trọng giới hạn (ULS): 2-26

2.4 Mô phỏng kết cấu bằng phần mềm 2-27 2.4.1 Thuộc tính chung 2-28 2.4.2 Khai báo tải trọng 2-31 2.4.3 Phân tích mô hình 2-35 2.5 Kiểm tra chuyển vị ngang của đỉnh vỏ ống khói 2-36 2.6 Kiểm tra cường độ của ống khói 2-37 2.6.1 Cường độ theo phương đứng: 2-37 2.6.2 Cường độ tính toán theo phương ngang: 2-38

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 2-39CHƯƠNG 3 TRÌNH BÀY BIỆN PHÁP THI CÔNG ỐNG KHÓI BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3-40

3.1 Tổng quan về các biện pháp thi công ống khói bê tông cốt thép 3-40 3.1.1 Giới thiệu công nghệ ván khuôn leo 3-40 3.1.2 Giới thiệu về công nghệ ván khuôn trượt 3-40 3.2 Mô tả hệ thống ván khuôn trượt 3-41 3.3 Kiểm tra kết cấu hệ thống ván khuôn trượt 3-43 3.3.1 Vật liệu sử dụng 3-44 3.3.2 Mô phỏng bằng phần mềm 3-44

a Tổng quan 3-44

b Khai báo tiết diện 3-46

3.3.3 Phân tích tải trọng 3-47

a Trọng lượng bản thân “D1” 3-47

b Các tĩnh tải do các bộ phận khác gắn trên vành gông “D2” 3-47

c Tải trọng từ sàn thi công chính “D3” 3-47

d Tải trọng do khung treo ống dẫn khói “D4,i” 3-48

e Hoạt tải thi công trên sàn thi công chính “L1” 3-50

f Hoạt tải vật liệu trên sàn thi công chính “L2” 3-50

g Tải trọng do lực ma sát của tấm ván khuôn trượt “L3” 3-51

h Tải trọng do giá treo ròng rọc của tời 30kN “F1,i” 3-51

DUT.LRCC

i Tải trọng do tời phụ 5kN “F2” 3-52

3.3.4 Kết quả tính toán 3-52

a Kiểm tra cường độ của các thanh trong giá nâng 3-52

b Kiểm tra chuyển vị của các thanh trong giá nâng 3-53

c Kiểm tra hệ thống kích thủy lực 3-53

3.4 Quy trình thi công hệ thống ván khuôn trượt 3-54 3.4.1 Lắp dựng hệ thống ván khuôn trượt 3-55 3.4.2 Công tác trượt hệ thống ván khuôn 3-58 3.4.3 Công tác bê tông cốt thép 3-59 3.4.4 Tháo dỡ hệ thống ván khuôn trượt 3-66

a Công tác chuẩn bị 3-66

b Quy trình tháo dỡ hệ thống ván khuôn trượt 3-66

3.5 Xử lý bề mặt bê tông 3-66 3.6 Công tác vận chuyển vật liệu xây dựng và nhân sự 3-67 3.7 Các yếu tố bất lợi của thời tiết 3-70 3.8 Sai số cho phép khi thi công ván khuôn trượt 3-70 3.8.1 Đường kính ngoài 3-70 3.8.2 Chiều dày vỏ ống khói 3-70 3.8.3 Lỗ mở và tấm nhúng 3-71 3.8.4 Sai số cho phép theo phương đứng của tâm vỏ ống khói 3-71 3.8.5 Chiều dày bê tông bảo vệ 3-71 3.8.6 Chiều cao tổng thể 3-71

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 3-72 CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG 4-73

4.1 Đánh giá phương án thiết kế kết cấu vỏ ống khói BTCT NMNĐ Vĩnh Tân 4

mở rộng 4-73

4.1.1 Về mức độ đáp ứng của công trình với mục đích sử dụng 4-73 4.1.2 Về độ bền của công trình 4-73 4.1.3 Về độ ổn định công trình 4-73 4.1.4 Một số lưu ý và đề xuất để nâng cao hiệu quả thực hiện 4-73

DUT.LRCC

a Ảnh hưởng của các yêu cầu công nghệ đến giải pháp thiết kế kết cấu vỏ ống khói BTCT NMNĐ 4-74

b Lựa chọn các loại vật liệu xây dựng 4-74

c Lựa chọn các tiêu chuẩn tính toán tải trọng và tổ hợp tải trọng 4-74

d Lựa chọn phương pháp tính toán 4-74

4.2 Đánh giá phương án biện pháp thi công kết cấu vỏ ống khói BTCT NMNĐ

Vĩnh Tân 4 mở rộng 4-75

4.2.1 Về sự đảm bảo chất lượng công trình 4-75 4.2.2 Về tiến độ thi công 4-75 4.2.3 Sự phù hợp với Tiêu chuẩn TCVN 9342:2012 4-75 4.2.4 Một số đặc điểm riêng của biện pháp thi công ống khói BTCT NMNĐ

4-76KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 4-76KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4-77TÀI LIỆU THAM KHẢO 4-78 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ

DUT.LRCC

TÓM TẮT LUẬN VĂN

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG ỐNG KHÓI BÊ TÔNG

CỐT THÉP NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Học viên: Lê Thanh Hùng

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: Khóa: K36 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Ống khói bê tông cốt thép (BTCT) trong nhà máy nhiệt điện

(NMNĐ) luôn được xem là một kết cấu phức tạp và khó thi công Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay, giải pháp thiết kế ống khói BTCT chưa được phổ biến và quy trình tổng quát vẫn chưa được đề cập cụ thể trong các giáo trình, tài liệu hay các tiêu chuẩn Ngoài ra, với xu thế phát triển các công nghệ thi công hiện đại, có nhiều công nghệ thi công kết cấu ống khói BTCT được nghiên cứu và áp dụng, với nhiều

ưu điểm khác nhau Nội dung của Đề tài là trình bày một giải pháp thiết kế ống khói BTCT theo Tiêu chuẩn Mỹ ACI 307-08 và biện pháp thi công cụ thể theo công nghệ thi công ván khuôn trượt Đề tài sẽ giới thiệu một quy trình tổng thể từ đó làm

cơ sở để đối chiếu với các trường hợp khác nhau, để có thể áp dụng trong công tác lập dự án, thiết kế, thi công ống khói BTCT NMNĐ cũng các kết cấu khác tương

tự trong lĩnh vực xây dựng

Từ khóa: Ống khói bê tông cốt thép; tải trọng gió; tải trọng động đất; ván

khuôn trượt; ACI 307-08

METHOD FOR ENGINEERING AND CONSTRUCTION OF REINFORCED

CONCRETE CHIMNEYS IN THERMAL POWER PLANTS

Abstract: The reinforced concrete (R.C) chimneys in thermal power plants

(T.P.P) are usually the complicated structures and hard to construction However,

in Vietnam, method for engineering R.C chimney had not yet been common and overall procedure had not been presented in any curriculums, documents or standards Moreover, with the development of construction technical, some construction technicals for R.C chimney had been studied and applied, with diffirent adventages The content of this Topic is presentation a specific method for engineering arrording to American Standard ACI 307-08 and specific construction technical using slipform system Topic will present an overall procedure, what is a basis for comparison with different cases and applied in project planning, engineering, construction for the R.C chimneys in T.P.P or any similar structures

in construction sector

Key words: Reinforced concrete chimney; wind load; earthquake load;

slipform; ACI 307-08

DUT.LRCC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Kích thước hình học của ống khói 2-10Bảng 2.2 Bảng chỉ tiêu đất nền đặc trưng 2-13Bảng 2.3 Tĩnh tải áp dụng lên vỏ ống khói và ống dẫn khói 2-15Bảng 2.4 Bảng khai báo chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 2-30Bảng 2.5 Bảng khai báo thông số tiết diện của các phần tử 2-31Bảng 2.6 Bảng khai báo vị trí các liên kết 2-31Bảng 2.7 Bảng khai báo tải trọng tập trung 2-31Bảng 2.8 Bảng khai báo tải trọng phân bố 2-32Bảng 2.9 Bảng khai báo tải trọng tập trung 2-33Bảng 2.10 Bảng khai báo tải trọng phân bố 2-33Bảng 2.11 Chu kỳ và tần số dao động riêng trong hai giai đoạn 2-35Bảng 3.1 Bảng tiến độ quy trình thi công 3-55

DUT.LRCC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Tổng thể công trình NMNĐ Vĩnh Tân 4 và Vĩnh Tân 4 mở rộng 1-4Hình 1.2 Công tác lắp đặt ống dẫn khói 1-5Hình 1.3 Cấp bê tông cho hệ ván khuôn trượt 1-6Hình 1.4 Bên trong vỏ ống khói trong quá trình thi côngp 1-7Hình 2.1 Bố trí chung của kết cấu ống khói 2-11Hình 2.2 Phổ gia tốc nền đàn hồi và phổ gia tốc nền thiết kế 2-18Hình 2.3 Mô hình kết hợp vỏ ống khói và ống dẫn khói, chỉ áp dụng trong giai đoạn vận hành 2-29Hình 2.4 Phần đỉnh, phần sàn dẫn phía trên và sàn dẫn phía dưới vỏ ống khói và ống dẫn khói 2-30Hình 2.5 Ba dạng dao động đầu tiên của mô hình tổng thể 2-36Hình 2.6 Biểu đồ kéo nén của tiết diện vỏ ống khói 2-38Hình 3.1 Ván khuôn leo cho công trình có dạng trụ rỗng 3-40Hình 3.2 Hệ thống ván khuôn trượt trước khi bắt đầu thi công 3-41Hình 3.3 Hình vẽ mô phỏng cấu tạo hệ thống ván khuôn trượt 3-43Hình 3.4 Mặt cắt ngang hệ thống ván khuôn trượt 3-43Hình 3.5 Mô hình kết cấu giá nâng và sàn thi công chính 3-44Hình 3.6 Đặt tên các nút trong mô hình 3-45Hình 3.7 Đặt tên các thanh trong mô hình 3-45Hình 3.8 Khai báo tiết diện 3-46Hình 3.9 Khai báo tiết diện cho dầm thép hướng tâm và dầm tròn trung tâm 3-46Hình 3.10 Tải trọng D2 gán trực tiếp lên vành gông và ti kích 3-47Hình 3.11 Tải trọng D3 phân bố trên các dầm thép hướng tâm 3-48Hình 3.12 Khung treo ống dẫn khói được nâng lên trong quá trình trượt 3-48Hình 3.13 Vị trí treo khung thép trên giá nâng 3-49Hình 3.14 Tải trọng D4 gán trên giá nâng 3-49Hình 3.15 Tải trọng L1 gán trên sàn thi công chính 3-50Hình 3.16 Tải trọng L2 gán trên sàn thi công chính 3-50Hình 3.17 Tải trọng do ma sát trượt “L2” gán lên các gối 3-51Hình 3.18 Tải trọng do giàn treo tời 30kN “L1,i” 3-51Hình 3.19 Tải trọng do tời 5kN “L2” 3-52

DUT.LRCC

Hình 3.20 Hệ số thiết kế của các dầm tròn trung tâm 3-52 Hình 3.21 Hệ số thiết kế của các thanh trên giá nâng 3-53 Hình 3.22 Bố trí kích thủy lực trên giá nâng 3-54 Hình 3.23 Đánh dấu chu vi và lỗ mở cửa chính 3-56 Hình 3.24 Vị trí đặt hệ thống điểu khiển bằng tia laser 3-57 Hình 3.25 Mặt cắt hệ thống điều khiển bằng tia laser 3-57 Hình 3.26 Bảng mục tiêu và điểm phát tia laser 3-57 Hình 3.27 Điều chỉnh chiều dảy vỏ ống khói 3-58 Hình 3.28 Gầu chứa bê tông được nâng bằng cần cẩu 3-60 Hình 3.29 Bê tông được đổ từ sàn thao tác chính 3-61 Hình 3.30 Bê tông bê trong ván khuôn trượt 3-62 Hình 3.31 Đầm bê tông bằng đầm dùi 3-63 Hình 3.32 Cột tạm khu vực cửa chính được loại bỏ khi bê tông đạt cường độ 3-64 Hình 3.33 Vận chuyển cốt thép bằng tời 5kN 3-64 Hình 3.34 Tấm đế của hệ thống cầu thang bộ 3-65 Hình 3.35 Bề mặt bê tông được xoa phẳng sau khi ra khỏi ván khuôn 3-67 Hình 3.36 Tời điện 3 tấn đặt ở mặt đất 3-68 Hình 3.37 Ròng rọc di động được lắp đặt tại khung thép trên sàn thao tác chính 3-69 Hình 3.38 Vận chuyển người, cốt thép và bê tông 3-70

DUT.LRCC

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NMNĐ: Nhà máy nhiệt điện

TCVN 2737:1995: Tiêu chuẩn Việt Nam 2737:1995 “Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế”

TCVN 5574:2018: Tiêu chuẩn Việt Nam 2737:1995 “Kết cấu bê tông và bê tông kết thép – Tiêu chuẩn thiết kế”

TCVN 9342:2012: Tiêu chuẩn Việt Nam 2737:1995 “Công trình bê tông cốt thép toàn khối xây dựng bằng cốt pha trượt – Thi công và nghiệm thu”

ACI 307-08: Tiêu chuẩn Mỹ ACI 307-08 “Code Requirement for Reinforced Concrete Chimneys”

ACI 314-18: Tiêu chuẩn Mỹ ACI 314-18 “Building Code Requirements for Structural Concrete”

ACI 347-04: Tiêu chuẩn Mỹ ACI 347-04 “Guide to Formwork for Concrete” ASCE 7-05: Tiêu chuẩn Mỹ ASCE 7-05 “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”

UBC 97: Tiêu chuẩn Mỹ UBC 97 “Uniform Building Code”

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Với chiều cao lớn của mình, ống khói bê tông cốt thép (BTCT) vẫn luôn được xem là kết cấu phức tạp và đặc biệt nhạy cảm với tải trọng gió và tải trọng động đất Do vậy, ở một số nước như Mỹ, Trung Quốc có tiêu chuẩn riêng về thiết kế ống khói BTCT, đặc biệt là ống khói cao

Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn chuyên dùng cho việc thiết kế ống khói BTCT Việc tính toán thiết kế chỉ theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 và TCVN 5574:2018 và các tiêu chuẩn liên quan khác

Vì vậy, trong các dự án nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) trong nước, để có thể thiết kế và thi công các kết cấu ống khói BTCT đều phải sử dụng tiêu chuẩn nước ngoài và cũng do các nhà thầu nước ngoài thực hiện

Việc nghiên cứu, nhận xét, đánh giá phương án thiết kế và biện pháp thi công cho kết cấu ống khói BTCT từ cơ sở dữ liệu là các dự án đã và đang thi công là một vấn đề đáng được quan tâm và tìm hiểu Từ thực tế đó, trong khuôn khổ Luận văn

Thạc sĩ kỹ thuật, học viên lựa chọn đề tài “Giải pháp thiết kế và biện pháp thi

công ống khói bê tông cốt thép nhà máy nhiệt điện” với mong muốn có được

những kiến thức sát thực hơn về giải pháp kỹ thuật cho công tác thiết kế và thi công cho loại kết cấu này

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát: Trên cơ sở dữ liệu là tài liệu thiết kế, các tài liệu hướng

dẫn và các tiêu chuẩn quốc tế (ACI 307-08, ACI 318-14, ASCE 7-05…) đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp tính toán thiết kế và biện pháp thi công của kết cấu ống khói BTCT NMNĐ

Mục tiêu cụ thể: Trình bày được giải pháp thiết kế và biện pháp thi công của

kết cấu ống khói BTCT cho một dự án NMNĐ, cụ thể là dự án NMNĐ Vĩnh Tân

4 mở rộng Bao gồm các mục tiêu cụ thể sau:

 Lựa chọn sơ bộ vật liệu, kích thước, giải pháp kỹ thuật

 Tính toán các loại tải trọng tác dụng lên kết cấu

 Tính toán kết cấu và kiểm tra các điều kiện giới hạn về cường độ và điều kiện làm việc

 Lập biện pháp thi công

 Đáng giá phương án thiết kế và biện pháp thi công

 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả thực hiện

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hạng mục ống khói BTCT của NMNĐ Vĩnh Tân 4

mở rộng

DUT.LRCC

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, trình bày giải pháp thiết kế và biện pháp

thi công kết cấu vỏ ống khói BTCT theo Tiêu chuẩn Mỹ ACI 307-08 và các tiêu

chuẩn liên quan

Phương pháp nghiên cứu như sau:

- Thu thập, tổng hợp các số liệu về các yêu cầu kỹ thuật, các thống số công

nghệ của kết cấu ống khói

- Xác định tải trọng tác động lên ống khói Tính toán kết cấu và kiểm tra

các điều kiện ổn định

- Tính toán, lập biện pháp thi công ống khói BTCT

- Dựa vào kết quả nghiên cứu thực tiễn và lý thuyết, tổng hợp lại các kết

quả và đưa ra các đánh giá phương thiết kế và thi công ống khói BTCT

- Từ các đánh giá đó, đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả thực hiện

Dựa vào kết quả nghiên cứu, phân tích, so sánh các vấn đề tồn tại trong tính

toán để có đề xuất hợp lý

5 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Cơ sở khoa học của đề tài bao gồm: các tiêu chuẩn về vật liệu xây dựng như

bê tông, cốt thép, kết cấu thép…; các tiêu chuẩn về tải trọng như tĩnh tải, hoạt tải,

tải trọng gió, tải trọng động đất…; các giả thuyết về vật liệu BTCT, mô hình tính

toán, sơ đồ tính…; các tiêu chuẩn tính toán về cấu kiện BTCT, tiêu chuẩn tính toán

riêng cho kết cấu ống khói BTCT…và các báo cáo khảo sát địa chất, địa hình, khí

tượng, thủy văn

Cơ sở thực tiễn của đề tài bao gồm: các hồ sơ thiết kế của kết cấu ống khói

BTCT đã thi công; các công nghệ thi công ống khói BTCT hiện đang được áp dụng

trên thế giới; các phần mềm mô phỏng, tính toán kết cấu phổ biến hiện nay và các

đánh giá, đề xuất về kết cấu ống khói BTCT đã được nghiên cứu trước đây

6 Nội dung luận văn

Nội dung luận văn được trình bày trong 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về công trình nhà máy nhiệt điện và kết cấu ống khói

Chương 2 Trình bày giải pháp thiết kế kết cấu ống khói bê tông cốt thép nhà

máy nhiệt điện

Chương 3 Trình bày biện pháp thi công ống khói bê tông cốt thép nhà máy

nhiệt điện

Chương 4 Đánh giá giải pháp thiết kế và biện pháp thi công

DUT.LRCC

ĐIỆN VÀ KẾT CẤU ỐNG KHÓI 1.1 Tổng quan về công trình nhà máy nhiệt điện

Ngày nay, điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu trong sự phát triển của mỗi quốc gia Đặc biệt Việt Nam là một trong những nước đang phát triển

có nhu cầu lớn về việc tiêu thụ điện năng, bên cạnh đó chính sách mở cửa của Việt Nam như hiện nay, thu hút sự đầu tư nước ngoài vào Việt Nam ngày một gia tăng trên tất cả các lĩnh vực, đặc biệt là ngành công nghiệp sản xuất, do đó đòi hỏi phải tăng cường sản xuất điện năng đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế, đó là một nhu cầu hết sức cấp bách

Theo tính toán của Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN), trong giai đoạn đến năm 2030, nhu cầu sử dụng điện sẽ tiếp tục tăng trưởng ở mức cao Ngành điện cần phải đảm bảo sản xuất 265-278 tỷ kWh vào năm 2020 và khoảng 572-632 tỷ kWh vào năm 2030 Vì thế việc phát triển của các công trình nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) đóng một vài trò chủ đạo trong sự phát triển của nền kinh tế đất nước Theo “Báo cáo chuyên đề Bảo vệ môi trường tại các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam” của Bộ TNMT trước Quốc hội ngày 21/6/2017:

- Hiện tại ở Việt Nam có khoảng 20 NMNĐ than đang hoạt động với tổng công suất 15.000 MW

- Đến năm 2025, tổng công suất NMNĐ than khoảng 47.600MW chiếm khoảng 55% sản lượng điện sản xuất

- Đến năm 2030, tổng công suất NMNĐ than khoảng 55.300MW chiếm khoảng 53,3% sản lượng điện sản xuất

- Để đảm bảo mục tiêu phát triển kinh tế khoảng 7%/năm thì tốc độ phát triển điện tương ứng phải phải đảm bảo 11%/năm mới đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế

Công trình nhà máy nhiệt điện là công trình năng lượng, có quy mô xây dựng lớn, sử dụng nguyên lý đốt nhiên liệu tạo ra nhiệt lượng làm quay tua-bin máy phát điện, sản sinh ra điện năng Công trình nhà máy nhiệt điện gồm các hạng mục xây dựng chính như sau:

- Khu vực Nhà máy chính: bao gồm gian tua-bin, gian khử khí, gian bunker than, gian lò hơi, nhà điều khiển trung tâm, hệ thống lọc bụi tĩnh điện, các quạt khói/quạt gió, ống khói…

- Hệ thống thải xỉ: bao gồm các silô tro xỉ, nhà quạt gió silô tro bay…

- Hệ thống xử lý nước: bao gồm hệ thống xử lý nước thải, xử lý nước khử khoáng, sinh hoạt, dịch vụ và xử lý nước thô Trong đó bao gồm các bồn

bể chứa nước, xử lý nước, các nhà xử lý nước…

DUT.LRCC

- Hệ thống nước làm mát tuần hoàn: Bao gồm nhà bơm nước làm mát, kênh lấy nước làm mát, đường ống nước làm mát, đường ống thải nước làm mát, cống xả thải…

- Hệ thống cung cấp than: bao gồm các băng tải than, các tháp chuyển tiếp than, kho than, nhà điều khiển hệ thống cấp than, hồ bùn than…

- Hệ thống cung cấp dầu nhiên liệu: bao gồm khu bồn dầu, trạm bơm cấp dầu…

- Hệ thống điện: bao gồm máy biến áp chính, máy biến áp tự dùng tổ máy,

bể thu dầu sự cố…

- Khu vực phụ trợ: kho chứa Amoniac, trạm điều chế Hydro…

- Các hạng mục khác bao gồm: san lấp, gia cố nền, đường giao thông nội

bộ, hệ thống thoát nước mặt, cây xanh và cảnh quan

Hình 1.1 Tổng thể công trình NMNĐ Vĩnh Tân 4 và Vĩnh Tân 4 mở rộng

1.2 Giới thiệu về kết cấu ống khói bê tông cốt thép nhà máy nhiệt điện

Ống khói NMNĐ có chức năng dẫn khói, khí nóng từ nhà máy ra bầu không khí bên ngoài Để đảm bảo các yêu cầu về môi trường, ống khói của các NMNĐ

có công suất lớn thường có chiều cao từ 200m đến 250m

Ống khói NMNĐ thường có kết cấu gồm 2 phần: phần ống dẫn khói và phần kết cấu đỡ:

- Phần ống dẫn khói chính là phần dẫn khói của ống khói, được làm bằng kết cấu thép Vật liệu thép và lớp sơn phủ có khả năng chống ăn mòn axit Bên trong ống thép có lớp vật liệu cách nhiệt Borosilicate Block

DUT.LRCC

- Phần kết cấu đỡ ngoài việc đỡ ống dẫn khói còn là nơi bố trí các thiết bị công nghệ, sàn thao tác… và thường được làm bằng kết cấu thép hoặc kết cấu bê tông cốt thép Trong đó, kết cấu BTCT thường được sử dụng

do có độ cứng và tính ổn định cao hơn Ngoài ra, với đặc điểm là kết cấu siêu cao có vận tốc gió lớn nên hệ thống thiết bị công nghệ, thang máy, thang bộ cần được bao bọc trong vỏ BTCT để đảm bảo điều kiện an toàn trong vận hành, bảo trì và đảm bảo cho các thiết bị công nghệ được hoạt động tốt

Hình 1.2 Công tác lắp đặt ống dẫn khói DUT.LRCC

Thời gian thi công trung bình của kết cấu ống khói bê tông cốt thép cao khoảng

200 m sử dụng công nghệ ván khuôn trượt là khoảng 4 tháng Trong thời gian đó,

bê tông được đổ liên tục và hệ ván khuôn được trượt lên bằng hệ kích và ti chống

Hình 1.3 Cấp bê tông cho hệ ván khuôn trượt DUT.LRCC

Do tính phức tạp của công nghệ và yêu cầu về an toàn, chất lượng thi công cao, nên hiện nay trong nước có rất ít nhà thầu sở hữu công nghệ thi công ván khuôn trượt cho kết cấu ống khói

Hình 1.4 Bên trong vỏ ống khói trong quá trình thi công

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thông qua các nội dung nghiên cứu trên, trong Chương 1, tác giả đã khái quát

về công trình nhà máy nhiệt điện, đặc điểm của kết cấu ống khói và phân loại các

DUT.LRCC

KHÓI BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

2.1 Tổng quan

2.1.1. Tổng quan về giải pháp thiết kế

Hệ kết cấu ống khói BTCT hoàn chỉnh bao gồm các kết cấu chính sau:

- Hệ kết cấu cấu đài móng BTCT và cọc;

- Hệ kết cấu vỏ ống khói bê tông cốt thép;

- Hệ kết cấu ống dẫn khói kết cấu thép;

- Các sàn thao tác, lối đi, cầu thang kết cấu thép;

Hệ cấu đài móng BTCT đổ toàn khối với kết cấu vỏ ống khói BTCT, chịu toàn

bộ tải trọng bên trên và truyền vào hệ thống cọc, thường là cọc khoan nhồi

Ống dẫn khói được bố trí bằng cách treo ở đỉnh ống dẫn khói vào vỏ ống khói nhằm tránh ứng suất nén Sàn treo ống dẫn khói được bố trí ở cao độ EL +207,3m

và 02 sàn dẫn có nhiệm vụ dẫn hướng cho ống dẫn khói được bố trí ở cao độ EL +127,2m và EL +50,4m

Các sàn thao tác, lối đi, cầu thang được liên kết trực tiếp vào vỏ ống khói tại các vị trí theo thiết kế

Cường độ và sự ổn định của hệ kết cấu ống khói BTCT được tính toán và kiểm tra cho cả hai giai đoạn sau:

- Giai đoạn thi công: Hệ kết cấu được thể hiện trong giai đoạn thi công

kết cấu ống khói, bao gồm kết cấu ống khói, các kết cấu tạm (như hệ ván khuôn ) và hệ kết cấu đài móng và cọc; các tải trọng tạm thời như (tải trọng thi công) cũng được áp dụng

- Giai đoạn vận hành: Hệ kết cấu hoàn chỉnh được thể hiện trong giai

đoạn vận hành nhà máy, bao gồm toàn bộ các hệ kết cấu đài móng và cọc, hệ kết cấu vỏ ống khói, hệ kết cấu ống dẫn khói, các sàn thảo tác, lối đi, cầu thang phục vụ vận hành; các tải trọng vận hành dự kiến sẽ được áp dụng

Vỏ ống khói BTCT được thiết kế cho các tác động của trọng lượng bản thân, nhiệt độ, gió và động đất phù hợp với Tiêu chuẩn ACI 318

Đối với tải trọng gió, ống khói BTCT phải được thiết kế để chịu được các lực gió theo cả hướng gió dọc và gió ngang Ngoài ra, tiết diện tròn rỗng phải được thiết kế để chịu được tải trọng gây ra bởi tải trọng phân bố theo chu vi

Các bước thiết kế kết cấu ống khói bê tông cốt thép bao gồm:

- Khảo sát các số liệu đầu vào như: số liệu địa hình, địa chất, thủy văn; các yêu cầu về kỹ thuật, công nghệ; thông số của vật liệu xây dựng;

DUT.LRCC

Chiều cao ống khói là 213,50m, tại chân ống khói, bố trí 01 lỗ mở rộng 7,2m

để phục vụ quá trình thi công và vận hành

Kết cấu ống khói bao gồm vỏ bằng bê tông cốt thép có bề dày và đường kính thay đổi theo bảng sau:

Bảng 2.1 Kích thước hình học của ống khói Cao độ Đường kính ngoài Chiều dày vỏ

Ống khói cũng được bố trí hệ thống cầu thang bộ và vận thăng điện từ cao độ EL.+3,80m đến cao độ EL.+201,00m Trên vỏ ống khói cũng bố trí các lỗ mở để

bố trí cửa ra vào chính, lỗ vào ống dẫn khói, cửa ra hành lang bảo trì, các cửa thông gió và các cửa sổ bố trí đèn cảnh báo

Kết cấu móng ống khói được thiết kế dạng móng cọc đài thấp với đài cọc bê tông cốt thép hình tròn, có đường kính 26,66m, dày 2,8m Cao độ đày đài là EL.-0,30m theo hệ tọa độ Hòn Dấu

Hệ cọc bao gồm 90 cọc khoan nhồi đường kính 0,8m, dài 20m nằm trên 5 đường tròn đồng tâm

DUT.LRCC

Hình 2.1 Bố trí chung của kết cấu ống khói DUT.LRCC

2.1.3. Vật liệu

Sử dụng bê tông C30/37 cho cọc khoan nhồi, đài móng và vỏ ống khói có:

- Cường độ chịu nén đặc trưng (mẫu lăng trụ 150x300): f’ c =30 N/mm 2

2.1.4. Điều kiện tự nhiên khu vực công trình

Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 4 mở rộng được xây dựng tại xã Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận, cách Thị trấn Phan Rí khoảng 25-30km về phía Tây Nam, cách thành phố Hồ Chí Minh 240km và cách thành phố Phan Thiết 45km theo đường Quốc lộ 1

- Điều kiện địa hình của khu vực tương đối bằng phẳng, độ dốc dần từ Bắc xuống khu vực ven biển phía Nam, đây là vùng trung du ven biển địa hình chủ yếu là đồi cát và cồn cát ven biển, địa chất tốt chủ yếu là cát, đá phong hóa và phiến đá mồ côi, cao độ trung bình so với mặt nước biển

từ 0 đến 7m

- Số liệu địa chất được lấy từ báo cáo khảo sát địa chất của Dự án NMNĐ Vĩnh Tân 4 mở rộng Các lớp đất trong khu vực khảo sát tính từ mặt đất đến độ sâu khoan lớn nhất 50m bao gồm:

 Lớp 1 (tQIV): Độ sâu từ 0,0-6,4m: Đất san lấp: Cát sét màu xám vàng, chứa 20-25% dăm sạn kích thước 3-10mm, kết cấu chặt vừa

 Lớp 2 (mQIV2-3): Độ sâu từ 6,4-14,8m: Kết vón mảng màu xám vàng, nâu vàng, kết cấu chặt – rất chặt, xen kẹp cát sét tại 6,7-8,0m; 8,7-9,0m; 10,7-11,0m; 11,4-12,4m; 12,9-13,0m

 Lớp 3 (mQIV2-3): Độ sâu từ 14,8-18,5m: Cát sét màu nâu vàng, nâu đỏ, kết cấu chặt, xen kẹp kết vón tại 15,6-16,1m; 17,3-17,7m Từ 17,8-18,0m: Dăm sạn màu nâu đen, cứng chắc trung bình, kích thước 5-10mm

 Lớp 4 (mQIV2-3): Độ sâu từ 18,5-25,0m: Cát sét màu xám trắng, xám vàng, nâu đỏ, chứa 20-25% dăm sạn kích thước 5-20mm và san hô Đoạn 24,0-24,6m: Andezit màu xám xanh, vỡ thành dăm kích thước 2-10cm, cứng chắc trung bình Đoạn 24,6-25m: San hô màu xám trắng, kém cứng

DUT.LRCC

 Lớp 5 (HW IA1): Độ sâu từ 25,0-32,0m: Đới phong hóa mãnh liệt Granite phong hóa thành cát sét lẫn 15-20% sạn kích thước 2-4mm màu xám đen, xám vàng, nâu đỏ, kết cấu chặt

 Lớp 6 (Fr IIA): Độ sâu từ 32,0-50,0m: Đới đá tươi nứt nẻ Granit màu xám trắng, đốm đen, cứng chắt nứt nẻ yếu

Bảng 2.2 Bảng chỉ tiêu đất nền đặc trưng

- Các số liệu điều kiện khí tượng như nhiệt độ, gió sử dụng thiết kế tuân theo QCVN 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia – Số liệu điều kiện tự nhiên dung trong xây dựng

2.2 Tải trọng tác dụng lên công trình

2.2.1. Tĩnh tải (D)

- Tải trọng bản thân của vỏ BTCT và ống dẫn khói: Trong giai đoạn

thi công, tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân của vỏ bê tông “D 1” và

ống dẫn khói “D 7”, các kết cấu phụ trợ, lớp cách nhiệt và các tấm gia cường chỉ được áp dụng trong giai đoạn vận hành

Hệ số nén lún av1-2 (cm2/kG) 0,012 0,022 0,023 0.024 0,019

DUT.LRCC

 Thép 𝛾𝑠 = 77,0 𝑘𝑁/𝑚3

- Ván khuôn: Tải trọng bản thân của ván khuôn được ước tính dựa trên

kích thước đường kính ngoài lớn nhất của vỏ ống khói và các thiết bị phụ trợ phục vụ cho hoạt động của ván khuôn trượt

 Tải trọng bản thân của ván khuôn: D 2 = 1000 kN

 Tải trọng ván khuôn đặt ở đỉnh của vỏ BTCT và chỉ có trong giai đoạn thi công

- Tải trọng bản thân của các sàn thao tác và đầu vào ống dẫn khói:

 Sàn thao tác quanh ống dẫn khói: D 3,a = 25 kN

 Sàn treo ống dẫn khói (sàn mái): D 3,b = 500 kN

 Sàn thao tác quanh vỏ ống khói: D 3,c = 25 kN

 Sàn thang bộ và sàn thang mái: D 3,d = 15 kN

 Sàn dẫn hướng trên: D 3,e = 120 kN

 Sàn dẫn hướng dưới: D 3,f = 120 kN

 Đầu vào ống dẫn khói: D 3,g = 170 kN

 Sàn thao tác dưới đầu vào ống dẫn khói: D 3,h = 55 kN

 Các sàn thao tác và ống đầu vào sẽ được đưa vào tính toán trong mô hình theo độ cao

 Tải trọng bản thân của các sàn thao tác và ống đầu vào chỉ tính trong giai đoạn vận hành

- Kết cấu phụ trợ: Trong giai đoạn vận hành, tải trọng của các kết cấu

phụ trợ gồm tải trọng của các bộ phận giảm xóc, thang bộ và thang leo cũng được tính đến

 Trọng lượng của bộ phận giảm chấn: D 4,a = 40 kN

 Trọng lượng của bộ phận giảm chấn ở sàn dẫn trên:

- Lớp cách nhiệt: Bao gồmlớp bám dính (dày 2 mm) và gạch cách nhiệt

Borosilicate Block (dày 38mm) nằm trong ống dẫn khói

Sàn thao tác Kết cấu phụ trợ Lớp cách nhiệt Thép gia cường

lý quy tính sơ bộ Nguyễn Đình Xuyên cho rằng đứt gãy này có xu hướng cắm về phía Tây Bắc với góc cắm khoảng 10-12o và mang dấu hiệu của đứt gãy nghịch hơn là thuận Hoạt động đạt cao với các trận động đất có cấp độ mạnh lớn (IO = 7), chứng tỏ đứt gãy này là đứt gãy hoạt động tích cực và có khả năng phát sinh động đất mạnh

DUT.LRCC

Như vậy có thể thấy khu vực dự án nằm trong khu vực có khả năng phát sinh động đất cấp 7 và cần thiết phải xem xét tính tóan thiết kế cho công trình chịu động đất mạnh

- Tham khảo các quy phạm xây dựng kháng chấn của Châu Âu, Mỹ và Trung Quốc, học viên đề nghị lấy gia tốc cực đại amax với chu kỳ lập lại

500 năm để tính toán công trình

- Theo kết qủa tính toán của Newject, đường biểu thị kết quả tính toán công thức Donovan (1973), amax với chu kỳ lặp lại 500 năm là 0,1g (g là gia tốc trọng trường bằng 981,5 cm/s2)

- Theo kết qủa tính toán bằng phương pháp Cornel, sử dụng bản đồ các vùng phát sinh động đất khu vực ven biển Bình Thuận và lân cận, cấp động đất với chu kỳ 500 năm IO  7 gia tốc dao động nền amax = 0,10-0,15g

Dựa trên các tài liệu tham khảo trên và căn cứ theo hồ sơ thiết kế kỹ thuật của

dự án NMNĐ Vĩnh Tân 4 mở rộng đã được phê duyệt, kiến nghị thiết kế với gia tốc nền ag = 0,15g thuộc cấp động đất cấp 7 theo thang đo MSK-64

Vỏ ống khói BTCT sẽ được thiết kế chịu tải trọng động đất bằng phương pháp phổ phản ứng theo tiêu chuẩn UBC-97 Phân tích phổ phản ứng động bao gồm các tham số sau:

- Vùng động đất (Dựa theo báo cáo khảo sát địa chất): 2A

- Loại đất nền (Tra bảng 16-J, tiêu chuẩn UBC-97): S c

- Hệ số động đất (Tra bảng 16-Q, tiêu chuẩn UBC-97): C a = 0,18

(Tra bảng 16-R, tiêu chuẩn UBC-97): C v = 0,25

- Các điểm đặc biệt của tần số riêng được tính toán theo các thức sau:

2,5𝐶𝑎Phổ phản ứng được xác định theo tiêu chuẩn UBC-97 như sau:

- S a : Phổ gia tốc nền

- T: Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do

Phổ gia tốc nền thiết kế, được xác định bằng phổ gia tốc nền nhân với các hệ

số theo công thức:

DUT.LRCC

𝑆𝑎,𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑆𝑎 ·𝐼 𝛺0

𝑅Trong đó:

- I = 1,00: Hệ số tầm quan trọng (Tra bảng 16-K, tiêu chuẩn UBC-97)

- 𝛺0 = 2,00: Hệ số khuếch đại lực động đất (Tra bảng 16-N, tiêu chuẩn UBC-97)

- R = 2,9: Hệ số khả năng linh hoạt toàn cầu (Tra bảng 16-P, tiêu chuẩn

UBC-97)

Ta có 2 đường phổ phản ứng của công trình có dạng như sau:

Hình 2.2 Phổ gia tốc nền đàn hồi và phổ gia tốc nền thiết kế Đối với thiết kế động đất của vỏ ống khói, lực ngang động đất sẽ được giả định chỉ hoạt động dọc theo phương của ngang của tải trọng động đất, trong khi ảnh hưởng dọc trục có thể được bỏ qua theo trong Tiêu chuẩn ACI 307-08 mục R4.3.2

Lực cắt thiết kế tại chân công trình được xác định theo công thức:

𝑉𝑠,𝑖 = 𝐶𝑉 𝐼

𝑅 𝑇𝑖𝑊𝑖Trong đó:

- T i: Tần số dao động riêng bậc 1 của công trình

- W i: Trọng lượng của công trình

Và lực cắt này không được nằm ngoài các giới hạn sau:

DUT.LRCC

- 𝑇𝑜 = 4,603 𝑠: Tần số dao động riêng thứ 1 của ống khói trong giai đoạn vận hành (được lấy từ mục 2.3.3 Phân tích mô hình);

- 𝑇𝑐 = 4,521 𝑠: Tần số dao động riêng thứ 1 của ống khói trong giai đoạn vận hành (được lấy từ mục 2.3.3 Phân tích mô hình);

- 𝑊𝑜 = 78243 𝑘𝑁: Khối lượng công trình trong giai đoạn vận hành, được

xác định bằng tổng tĩnh tải (D) trong giai đoạn vận hành;

- 𝑊𝑐 = 75090 𝑘𝑁: Khối lượng công trình trong giai đoạn thi công, được

xác định bằng tổng tĩnh tải (D) trong giai đoạn thi công;

Lực ngang do tải trọng gió sẽ được tính theo ACI 307-08 Tốc độ gió thiết kế

(V r ) được giới thiệu để tính toán lực gió được định nghĩa "gió giật trong 3 giây" là

tốc độ gió đo được ở 10,00m (33ft) với chu kỳ lặp là 50 năm theo Tiêu chuẩn ASCE 7-05

Theo tài liệu khảo sát khí tượng thủy văn của Dự án, tốc độ gió cơ bản là

V=47,2m/s tương đương với 105,6mph

Theo Tiêu chuẩn ACI 307-08, tốc độ gió thiết kế sẽ được xác định như sau:

𝑉𝑟 = √𝐼 ∙ 𝑉 = √1,15 105,6 𝑚𝑝ℎ = 113,2 𝑚𝑝ℎ

Với: I = 1,15: Hệ số tầm quan trọng của kết cấu ống khói đối với tải trọng gió

theo Tiêu chuẩn ACI 307-08

DUT.LRCC

a Gió dọc:

Gió dọc w(z) trên mỗi đơn vị dài tại độ cao z [ft] bất kỳ là tổng của tải gió

trung bình 𝑤̅ (z) và tải gió biến động w'(z):

𝑤(𝑧) = w̅ (z) + 𝑤′(𝑧) Tải gió trung bình 𝑤̅ (z) [lb/ft] sẽ được tính theo công thức sau:

𝑤̅ (𝑧) = 𝐶𝑑𝑟(𝑧) ∙ 𝑑(𝑧) ∙ 𝑝̅(𝑧) Trong đó:

- d(z): Đường kính ngoài của ống khói;

- 𝑝̅(𝑧): Áp lực gió trung bình tại chiều cao z:

- 𝐺𝑤′: Hệ số gió giật cho tải trọng gió biến động:

𝐺𝑤′ = 0.30 +11,0∙[𝑇1 ∙𝑉 ̅(33)] 0,47

(ℎ+16) 0,86

- 𝑇1: Tần số dao động riêng thứ nhất của ống khói

- 𝑉̅(33): Vận tốc gió trung bình ở chiều cao 33ft:

𝑉̅(33) = 1,47 ∙ 𝑉𝑟 ∙ 0,65

- 𝑀𝑤̅(𝑏): Mô men uốn do gió dọc tại chân công trình;

𝑀𝑤̅(𝑏) = ∑𝑛 𝑤̅ (𝑧)𝑖∙ ℎ(𝑧)𝑖 ∙ 𝑧𝑖

𝑖=1Giá trị tải trọng gió dọc sẽ được trình bày tại Bảng 2.8 và Bảng 2.10

b Gió ngang:

Ứng xử của công trình do sự biến đổi xoáy của gió sẽ được kiểm tra tại các dạng dao động thứ nhất và thứ hai Theo mục 4.2.3.1 Tiêu chuẩn ACI 307-08, tải trọng gió ngang do gió xoáy sẽ được xem xét tính toán cho ống khói nếu tốc độ gió

giới hạn V cr nằm trong khoảng từ 0,50 · 𝑉(𝑧𝑐𝑟) đến 1,30 · 𝑉(𝑧𝑐𝑟)

Nếu vận tốc gió giới hạn V cr nằm ngoài khoảng trên, tải trọng gió ngang sẽ không cần tính đến

DUT.LRCC

Do đó, mô men uốn do gió ngang tại chân công trình cũng chỉ được tính toán

khi tốc độ gió giới hạn nằm trong khoảng trên Khi đường kính ngoài tại độ cao h/3

nhỏ hơn 1,6 lần so với đường kính ngoài tại đỉnh thì tải trọng gió ngang sẽ được

tính toán thông qua mômen tại đáy M a:

1/2 1/2

- Nếu 𝑉̅ = (0,5 ~ 1,3) 𝑉̅(zcr): M a sẽ được tính theo công thức trên;

- Nếu 𝑉̅ > 𝑉̅(zcr): M a sẽ được nhân thêm công sau:

c

i

h Z

d u

- a  0,0765( lb ft / 3): Khối lượng riêng của không khí;

DUT.LRCC

ao k

k i



o wt(u): Trọng lượng trung bình trên đơn vị chiều dài của 1/3 đoạn

trên của ống khói;

Với dạng dao động thứ hai: Thành phần lực ngang hướng gió sẽ được xác định

nếu vận tốc gió giới hạn V cr2 có giá trị khoảng (0,5 ~ 1,3).𝑉 ̅(z cr ) Nếu ngoài phạm

vi này thì thành phần lực ngang hướng gió không được kể đến

Vận tốc gió giới hạn được tính theo công thức:

T



Trong đó: T 2 là chu kỳ dao động riêng của dạng dao động thứ 2

DUT.LRCC

Đối với đối tượng là ống khói NMNĐ Vĩnh Tân 4 mở rộng, kết quả kiểm tra

vận tốc gió giới hạn V cr đều nằm ngoài khoảng giá trị cần xét tới, do đó tải trọng gió ngang cho cả hai giai đoạn đều không cần xét tới

1.1.5. Ứng suất nhiệt (T)

Ứng suất nhiệt gây ra “T”, được tạo ra từ sự chênh lệch giữa nhiệt độ không

khí bên trong và bên ngoài vỏ ống khói bê tông cốt thép, làm giảm cường độ tính toán của bê tông và cốt thép, được xác định theo Chương 6 của Tiêu chuẩn ACI 307-08 Theo tính toán tính toán cân bằng nhiệt của Dự án, nhiệt độ chênh lệch tối

đa dự kiến trong mùa mưa là:

T x = T ic - T amb = 27,00°C - 16,10°C = 10,9°C

Trong đó:

- T x: Nhiệt độ chênh lệch giữa hai mặt trên vỏ ống khói;

- T ic: Nhiệt độ thiết kế quy định tối đa của không khí bên trong vỏ ống khói BTCT;

- T amb: Nhiệt độ tối thiểu của không khí bên ngoài vỏ ống khói

Ứng suất nhiệt sẽ chỉ được xét đến trong giai đoạn vận hành, khi xuất hiện sự chênh lệch nhiệt độ do nhiệt độ của khói thải trong ống dẫn khói truyền ra không khí bên trông vỏ ống khói

Ứng suất nhiệt gây ra sự giảm cường độ của cốt thép và cường độ chịu nén của bê tông, mức độ suy giảm các cường độ này khác nhau theo hai phương làm việc của vỏ ống khói là phương đứng và phương ngang (phương vòng), cụ thể:

- Theo phương đứng:

1 1

o f’ y (v) và f” c (v): Cường độ tính toán có ảnh hưởng của ứng suất

nhiệt của cốt thép và bê tông theo phương đứng;

e

A A

  : Tỉ lệ cốt thép lớp trong so với cốt thép lớp ngoài;

o f STV: Độ giảm ứng suất lớn nhất của cốt thép dọc lớp ngoài của

 c: Tỉ số giữa khoảng cách từ trục trung hòa theo phương

đứng tới trọng tâm cột thép lớp ngoài và bề dày vỏ ống khói:

   hàm lượng cốt thép đứng lớp ngoài tại tiết diện đang xét;

c

E n E



o f” CTV và f” STV: Độ giảm ứng suất lớn nhất của cường độ chịu nén

bê tông và cường độ cốt thép dọc lớp trong của vỏ ống khói theo phương đứng:

o f” c (v): Cường độ tính toán có ảnh hưởng của ứng suất nhiệt của

bê tông theo phương đứng

o f’ y (c) và f” c (c): Cường độ tính toán có ảnh hưởng của ứng suất

nhiệt của cốt thép và bê tông theo phương ngang;

o f STC và f” CTC: Độ giảm ứng suất lớn nhất của cường độ chịu nén

bê tông và cường độ cốt thép dọc lớp trong của vỏ ống khói theo phương ngang:

' 1

i e

A A

  : tỉ lệ cốt thép lớp trong so với cốt thép lớp ngoài; DUT.LRCC

 c’: Tỉ số giữa khoảng cách từ trục trung hòa theo phương

ngang tới trọng tâm cột thép lớp ngoài và bề dày vỏ ống khói:

c

A A

   Hàm lượng cốt thép theo phương ngang lớp ngoài tại tiết diện đang xét;

2

'

h t

  : Tỉ số giữa khoảng cách từ mặt trong bê tông đến trọng tâm cốt thép lớp ngoài theo phương ngang và bề dày vỏ ống khói

03_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,0 𝐻

04_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,0 𝐻

05_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

06_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

07_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠 + 1,0 𝐻

08_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠+ 1,0 𝐻

11_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 0,70 𝐸 𝑥 + 1,0 𝐻

12_SLS_ W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 0,70 𝐸 𝑦 + 1,0 𝐻

b Tổ hợp tải trọng giới hạn (ULS):

DUT.LRCC

04_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,6 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,6 𝐻

05_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,6 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,6 𝐻

08_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,2 𝐷 + 1,6 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,6 𝐻

09_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,2 𝐷 + 1,6 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,6 𝐻

10_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,4 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

11_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,4 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

12_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,4 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠+ 1,6 𝐻

13_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,4 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠+ 1,6 𝐻

14_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,2 𝐷 + 1,4 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

15_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,2 𝐷 + 1,4 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

16_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,2 𝐷 + 1,4 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠+ 1,6 𝐻

17_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,2 𝐷 + 1,4 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠 + 1,6 𝐻

20_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 0,9 𝐷 + 1,0 𝐸𝑥+ 1,6 𝐻

21_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0,9 𝐷 + 1,0 𝐸 𝑦 + 1,6 𝐻

24_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,2 𝐷 + 1,0 𝐸 𝑥 + 1,6 𝐻

25_ULS_W_C không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,2 𝐷 + 1,0 𝐸𝑦+ 1,6 𝐻

Tải trọng động đất “E” sẽ được tính toán với giá trị 1,0 D

Ứng suất nhiệt “T” sẽ không áp dụng trong giai đoạn thi công

Tổ hợp tải trọng chứa “W along+acroos ” sẽ không xét đến do không có ảnh hưởng

của gió ngang lên công trình

Tổ hợp tải trọng chứa “H” là tải trọng do nước ngầm sẽ không xét đến do

không có ảnh hưởng của nước ngầm lên công trình

2.3.2. Giai đoạn vận hành

a Tổ hợp tải trọng dài hạn (SLS):

03_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,0 𝐻

04_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1,0 𝐻

05_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

06_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

07_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠+ 1,0 𝐻

08_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 1,0 𝐷 + 1,0 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠+ 1,0 𝐻

11_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 0,70 𝐸 𝑥 + 1,0 𝐻

12_SLS_ W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1,0 𝐷 + 0,70 𝐸 𝑦 + 1,0 𝐻

b Tổ hợp tải trọng giới hạn (ULS):

DUT.LRCC

02_ULS_W_O 𝑈𝑣= 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔

03_ULS_W_O 𝑈𝑣= 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔

04_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔 + 1.6 𝐻

05_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1.6 𝐻

06_ULS_W_O 𝑈𝑣= 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔

07_ULS_W_O 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔

08_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔 + 1.6 𝐻

09_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.6 𝑊𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+ 1.6 𝐻

10_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

11_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

12_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠 + 1.6 𝐻

13_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠 + 1.6 𝐻

14_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

15_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠

16_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑥,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠 + 1.6 𝐻

17_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.4 𝑊 𝑦,𝑎𝑙𝑜𝑛𝑔+𝑎𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠 + 1.6 𝐻

18_ULS_W_O 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸 𝑥

19_ULS_W_O 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸 𝑦

20_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸 𝑥 + 1.6 𝐻

21_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈𝑣= 0.9 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸𝑦+ 1.6 𝐻

22_ULS_W_O 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸 𝑥

23_ULS_W_O 𝑈𝑣= 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸𝑦

24_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸 𝑥 + 1.6 𝐻

25_ULS_W_O không yêu cầu 𝑈 𝑣 = 1.2 𝐷 + 1.2 𝑇 + 1.0 𝐸 𝑦 + 1.6 𝐻

Tải trọng động đất “E” sẽ được tính toán với giá trị 1,0 D

Ứng suất nhiệt “T” sẽ được áp dụng trong giai đoạn vận hành

Tổ hợp tải trọng chứa “W along+acroos ” sẽ không xét đến do không có ảnh hưởng

của gió ngang lên công trình

Tổ hợp tải trọng chứa “H” là tải trọng do nước ngầm sẽ không xét đến do

không có ảnh hưởng của nước ngầm lên công trình

2.4 Mô phỏng kết cấu bằng phần mềm

Một mô hình kết cấu tổng thể, được xây dựng đầy đủ trong cả hai giai đoạn là giai đoạn thi công và giai đoạn vận hành, có thể cho phép phân tích tổng thể cả phản ứng tĩnh và động của toàn bộ kết cấu Mô hình được thực hiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng các yếu tố cụ thể để thể hiện ứng xử của hệ cọc, đài móng, vỏ ống khói, ống dẫn khói và các phản lực liên kết giữa mỗi thành phần Liên kết đàn hồi tuyến tính có thể mô phỏng ứng xử của hệ cọc, bao gồm độ cứng dọc và ngang, trong khi đài móng sẽ được mô phỏng bằng phần tử tấm đàn hồi tuyến tính

DUT.LRCC

Các phần tử dạng khung, được xây dựng trên cơ sở lý thuyết Timoshenko, sẽ được sử dụng để mô hình hóa vỏ ống khói bê tông cốt thép và ống dẫn khói bằng thép

Các liên kết giũa vỏ ống khói và kết cấu móng (bao gồm đài móng và hệ cọc)

và giữa vỏ ống khói và ống dẫn khói sẽ được mô hình bằng các liên kết đàn hồi có thể mô hình tương đối đầy đủ, cụ thể:

- Tương tác giữa vỏ ống khói và đài móng: Tải trọng từ vỏ ống khói truyền xuống đài móng và ngược lại sẽ được mô hình hóa bằng các liên kết cứng

và có xét đến vị trí lỗ mở ở chân vỏ ống khói

- Tương tác giữa vỏ ống khói và ống dẫn khói: Phản lực đối ứng giữa vỏ ống khói và ống dẫn khói được truyền thông qua các sàn dẫn và sàn treo ống dẫn khói Các kết cấu sàn này khác nhau về liên kết, trong khi sàn dẫn được xem như một gối di động còn sàn treo thi xem như liên kết ngàm

Tải trọng tĩnh và các tải trọng động được quy về tải trọng tĩnh (tải trọng gió)

sẽ được phân bố cụ thể tại vị trí mà các tải trọng này tác dụng

Tải trọng động đất sẽ được phân tích bằng phương pháp phổ phản ứng

Sử dụng phần mềm Sap2000 để mô hình kết cấu tổng thể ống khói, bao gồm các thông tin sau:

2.4.1. Thuộc tính chung DUT.LRCC